Хиро Хамада — юный изобретатель и настоящий гений конструирования роботов. Вместе со своим старшим братом Тадаши, он проживает в городе будущего Сан-Франсокио, где они, работая в университете технологий, воплощают в жизнь самые передовые идеи. Братья очень довольны своей жизнью, ведь они могут заниматься любимым делом и приносить пользу другим людям. Но однажды с ними происходит целая серия загадочных событий, после чего они оказываются в центре коварного заговора. После того, как неизвестные убивают Тадаши, Хиро решает провести собственное расследование, чтобы разобраться в происходящем и найти убийц своего брата. Однако он сталкивается с очень серьезными проблемами, решить которые оказывается практически невозможно. Находясь на грани отчаяния, Хиро принимает решение использовать добродушного экспериментального робота Бэймекса, перепрограммировав его в мощную боевую машину.